Dr. med. Andreas Kuhrau, Autor bei sportärztezeitung https://sportaerztezeitung.com/author/catala-lehnen-philip/?mab_v3=19478 Sportmedizin für Ärzte, Therapeuten & Trainer Tue, 22 Apr 2025 09:28:37 +0000 de hourly 1 https://wordpress.org/?v=7.0 https://sportaerztezeitung.com/wp-content/uploads/2021/08/cropped-s_icon_square@2x-32x32.png Dr. med. Andreas Kuhrau, Autor bei sportärztezeitung https://sportaerztezeitung.com/author/catala-lehnen-philip/?mab_v3=19478 32 32 Intra-Articular Treatment in the context of Orthobiologic therapy concepts https://sportaerztezeitung.com/rubriken/therapie/19478/intra-articular-treatment-in-the-context-of-orthobiologic-therapy-concepts/ Tue, 22 Apr 2025 09:28:12 +0000 https://sportaerztezeitung.com/?p=19478 The prevalence of osteoarthritis is increasing, necessitating further development and optimization of conservative, multimodal therapy concepts. In this context, hyaluronic acid (HA) products have become established in everyday orthopedic practice and sports medicine. Despite ongoing debates on the effectiveness of intra-articularly administered HA (IA-HA), the market for viscosupplements (VS) is steadily growing. In 2021, the market was valued at $ 4.4 billion, with a forecasted growth to $ 10.9 billion by 2031, underscoring the increasing demand and potential in this field [1). New combinations of active ingredients and product innovations are driving market and result in numerous scientific publications [2].

Prevalence of osteoarthritis

In 2020, approximately 595 million people worldwide – about 7.6 % of the total population – were affected by osteo­arthritis. A forecast published in the Lancet (2023) estimates that if current trends continue, around 1 trillion people worldwide could be affected by osteo­arthritis by 2050 [3] due to demographic change [4].

The knee is the most affected joint. The age-standardized prevalence of knee oste­oarthritis (KOA) in 2020 was around 4,307 cases per 100,000 people worldwide. Symptomatic KOA often leads to severe pain, limited mobility and significant limitations in quality of life due to reduced independence in everyday activities [5, 6].

Given the high socio-economic burden of musculoskeletal diseases, the World Health Organization (WHO) launched the Bone and Joint Decade to improve research and address the growing challenges in the healthcare system [4].

Currently, the treatment of OA primarily focuses on symptom control. The development of disease-modifying osteoarthritis drugs is complicated by factors such as the complexity of the disease and the heterogeneity of patient populations. Nevertheless, promising results are being observed in clinical trials involving new combinations of active ingredients targeting cartilage repair, cellular senescence, and homeostasis [7].

Current recommendations

The efficacy of IA-HA remains controversial in scientific literature and requires a differentiated consideration of the existing evidence. International clini­cal guidelines differ considerably regar­ding the recommendations for IA-HA use in KOA [8].

A recent review of ‚current clinical practice guidelines‘ indicates that IA-HA is widely part of the treatment management of KOA in global guidelines [9].

Based on the results of a ‚Delphi consensus process‘, an expert panel of the EUROVISCO group published consensus guidelines for IA-HA in KOA in 2024. The resulting 34 statements include for instance strong recommendations for IA-HA injections [10], can serving as a valuable resource for clinicians deve­-lo­ping individualized treatment algorithms.

The German Society for Orthopedics and Trauma Surgery (DGOU) is expec­ted to publish the S3 guideline “Prevention and treatment of osteoarthritis of the knee” shortly. Until then, the recommendations will continue to be based on the S2k guideline ‘Osteoarthritis of the knee’, which makes the open recommendation “can be considered” for IA-HA.

When selecting a VS, the cost-effectiveness of hyaluronic acid products should also be taken into account, considering factors like biochemical composition, combinations of active ingredients, and different patient populations [2].

Regarding pain outcomes, a network meta-analysis following IA-HA application indicated a minimal clinically important difference (MCID) and an effect size of 0.34 – 0.63 (modest / moderate effects), showing better results than in control groups treated with corticoste­roids and paracetamol [11]. However, other systematic evidence suggests only a slight reduction in pain following IA-HA treatment, leading to concerns about clinical significance [12]. Short-term pain relief after IA-HA was shown in a systematic review of RCTs published in 2024 [13]. A literature analysis from 2024 presents varying data on effect sizes and describes indications of publication bias [14]. Given these findings, clinical relevance should be critically assessed and treatment recom­­mendations individually discussed with the patients.

Properties of HYALURONIC ACID and predictors of response

To enhance the effectiveness of IA-HA injections, it is important to consider several predictors of response, inclu­ding the stage of disease, age, body mass index, comorbidities and radiological findings [10].

Product Overview

Table 1 provides an overview of different HA products (based on the manufacturer’s specifications) for IA use, specifically used in sports medicine to help healthcare professionals select the most appropriate product.

The products are categorized based on their structure and formulation, which includes linear HA, cross-linked HA, and combination types. Each product is categorized by its dosage (mg / ml) in kDa, reflecting the molecular weight of the HA. The origin of the HA is noted, distinguishing between fermented and avian sources, influencing the product’s properties and suitability for different treatments and populations (e.  g., regar­ding intolerances). 

Given HA’s slow-release properties, it is recommended to combine it with supportive components or agents. Currently available combination products can be found in Table 1 (Structure – Combination). 

Summary

IA-HA is an important component of a multimodal approach to OA management [10]. When selecting a product for IA injection, it is crucial to recognize the differences among available products. Further development and optimization of treatment algorithms incorporating orthobiological therapy options (such as PRP, collagen, ACS) are necessary to ensure safe and efficient patient treatment. The following goals should be focused on to advance treatment algorithms in sports medicine:

  • Improvement of clinical outcomes.
  • Improvement of clinical efficacy through innovative combinations of DMOADs active ingredients – product developments.
  • Optimization of the indication-­specific use of HA preparations (differences in active ingredient combinations…) in orthobiological treatment algorithms.
  • Review of the necessity for research to address current study limitations and to avoid “research waste”.

Literature

  1. Allied Market Research. Viscosupplementation market research, 2031. Verfügbar unter: https://www.alliedmarketresearch.com/viscosupplementation-market.
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  13. Migliorini F, Maffulli N, Schäfer L, Kubach J, Betsch M, Pasurka M. Less Pain with Intra-Articular Hyaluronic Acid Injections for Knee Osteoarthritis Compared to Placebo: A Systematic Review and Meta-Analysis of RandomisedControlled Trials. Pharm Basel Switz. 20. November 2024;17(11).
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  15. Passi A, Vigetti D. Hyaluronan as tunable drug delivery system. Adv Drug Deliv Rev. Juni 2019;146:83–96.
]]> Hyaluronsäure in der Sportmedizin https://sportaerztezeitung.com/rubriken/therapie/19073/hyaluronsaeure-in-der-sportmedizin/ Fri, 28 Mar 2025 09:00:26 +0000 https://sportaerztezeitung.com/?p=19073 Die Arthroseprävalenz steigt und erfordert die Weiterentwicklung und Optimierung konservativer, multimodaler Therapiekonzepte. In diesem Kontext hat sich der Einsatz von Hylauronsäureprodukten im sportmedizinisch-orthopädischen Praxisalltag etabliert. Obwohl der Effekt von intraartikulär verabreichter Hyaluronsäure (IA-HA) weiterhin kontrovers diskutiert wird, wächst der Markt für Viskosupplemente (VS) stetig (2021: $ 4,4 Mrd.; prognostiziert bis 2031: $ 10,9 Mrd.) [1]. Neue Wirkstoffkombinationen und Produktinnovationen treiben die Marktentwicklung voran und führen zu einer Vielzahl wissenschaftlicher Publikationen [2].

Um die Effizienz des Einsatzes von IA-HA zu erhöhen, müssen die Unterschiede von HA-Produkten verstanden und beachtet werden. Hyaluronsäureprodukte in der Sportmedizin: Wissenschaftlicher Diskurs vs. Praxiserfahrungen – der Versuch einer Einordnung

Arthroseprävalenz

Im Jahr 2020 waren weltweit 595 Millionen Menschen – 7,6 % der Gesamtbevölkerung – von Arthrose betroffen. Eine im Lancet (2023) veröffentliche Prognose schätzt, dass bis 2050 rund eine Billion Menschen weltweit von Arthrose betroffen sein könnten, sofern sich der aktuelle Trend fortsetzt [3]. In Deutschland lag die Arthrosepräv­alenz der Erwachsenen 2019 bei 17,1 % [4]. Mit zunehmendem Alter steigt die Häufigkeit deutlich: Ab 65 Jahren waren ca. 48 % der Frauen und 31 % der Männer betroffen. Der demografische Wandel lässt einen weiteren Anstieg der Arthroseprävalenz erwarten [5]. Das Knie ist das am häufigsten betroffene Gelenk. Die altersstandardisierte Prävalenz der Kniearthrose (KOA) lag 2020 weltweit bei ca. 4.307 Fällen pro 100.000 Menschen. Symptomatische KOA führt häufig zu starken Schmerzen, einer limitierten Mobilität und deutlichen Einschränkungen der Lebensqualität durch reduzierte Selbstständigkeit bei Alltagsaktivitäten [6, 7]. Aufgrund der hohen sozio-ökonomischen Belastung durch muskuloskelettale Erkrankungen rief die World Health Organization (WHO) die Bone and Joint Decade ins Leben, um die Forschung und Versorgung zu verbessern und den wachsenden He­rausforderungen im Gesundheitssystems zu begegnen [5].

Aktuelle Empfehlungen

Der Effekt von IA-HA wird in der wissenschaftlichen Fachliteratur kontrovers diskutiert und erfordert eine differenzierte Betrachtung des Evidenzkorpus. Die Empfehlungen internationaler klinischer Leitlinien weichen teils erheblich voneinander ab und geben unterschiedliche Empfehlungen zum Einsatz von IA-HA bei KOA [8]. Die Veröffentlichung der neuen S3-Leitlinie „Prävention und Therapie der Gonarthrose“ der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Unfallchirurgie e.V. (DGOU) wird in Kürze erwartet. Bis dahin stützen sich die Empfehlungen weiterhin auf die aktualisierte S2k-Leitlinie „Gonarthrose“, die für IA-HA die offene Empfehlung „kann erwogen werden“ ausspricht:

„Bei der Konsensabstimmung hat, vor dem Hintergrund der vorliegenden Evidenz, die offene Empfehlung („kann erwogen werden“) von intraartikulärer HA-Injektion bei Patient*innen, bei denen der Einsatz von NSAR kontraindiziert ist oder bei denen NSAR nicht ausreichend wirksam sind, eine mehrheitliche Zustimmung erreicht (63 %). Die offene Empfehlung („kann erwogen werden“) über kombinierte, simultane Injektion von HA mit Corticosteroiden bei Patient*­innen, bei denen ein entzündlicher Schub im Vordergrund steht, erzielte ebenso eine mehrheitliche Zustimmung (63 %).“ [9]

Laut einer kürzlich veröffentlichen Übersichtsarbeit zu den „current clinical practice guidelines“ ist IA-HA in globalen Leitlinien Bestandteil des Therapiemanagements bei KOA [10]. Basierend auf den Ergebnissen eines „Delphi consensus processes“ veröffentliche ein Expertenpanel der „EUROVISCO group“ 2024 consensus guidelines für IA-HA bei KOA: Die  34 resultierenden Statements mit zum Teil starken Empfehlungen für IA-HA Injektionen [11] können klinisch Tätigen als Grundlage für die Erarbeitung individueller Behandlungsalgorithmen dienen. Bei der Auswahl der VS sollte zudem die Kosten-Nutzen-Effektivität von Hyaluronsäureprodukten im Hinblick auf bspw. deren biochemische Zusammensetzung und Wirkstoffkombinationen sowie unterschiedliche Patientenkollektive beachtet werden [2]. Zum Outcome Schmerz zeigte eine Netzwerkmeta-Analyse nach IA-HA Applikation eine MCID und eine Effektgröße 0,34 – 0,63 und damit bessere Ergebnisse als bei der mit Corticosteroiden und Paracetamol therapierten Kontrollgruppe [12]. Andere systematische Evidenz zeigte hingegen nur eine geringe Schmerz­reduktion nach IA-HA und damit keine klinische Signifikanz [13]. Kurzzeitige Schmerzlinderung nach IA-HA konnte in einer 2024 publizierten systematische Übersichtsarbeit zu RCTs gezeigt werden [14]. Eine 2024 zu diesem Thema veröffentlichte Literaturanalyse verdeutlicht unterschiedliche Angaben zu Effektstärken und beschreibt Hinweise auf vorliegenden Publikationsbias [15]. Folglich sollte die Ableitung der klinischen Relevanz unter Berücksichtigung benannter Aspekte erfolgen.

Eigenschaften und Wirkweise von Hyaluronsäure (Abb. 1)

Erfahrungen aus dem sportmedizinisch-­orthopädischen Praxisalltag: Gute Verträglichkeit mit geringer Nebenwirkungsrate (Obligat: Intraartikuläre Injektionen unter aseptischen Bedingungen) ► Ähnlichkeit zur physiolo­gischen Gelenk­situation / Homöostase – Induktion der körpereigenen HA-Synthese; minimalinvasive Behandlungsmöglichkeit; gute Verträglichkeit in Kombination mit anderen Orthobiologischen Präparaten; positive Effekte auf PROMs.

Zu beachtende Punkte: Kontraindikationen gegenüber Inhaltsstoffen; Kostenerstattung; Verweildauer im Gelenk – Langzeitwirkung; Qualität der IA-Injektion; Variabilität der Ergebnisse in Abhängigkeit des Arthrosegrades und Patientenkollektivs.

Abb. 1 Eigenschaften & Wirkweise von HA (eigene Abbildung nach [16])

Produktübersicht und Erfahrungen aus dem sportmedizinisch-orthopädischen Praxisalltag

Die folgenden Tabellen bieten einen exemplarischen Überblick über HA-Produkte für IA-Anwendung. Zur Übersichtlichkeit sind die Tabellen nach Struktur und Wirkstoffzusammensetzung der HA-Produkte aufgeteilt, die Inhalte beziehen sich auf die Herstellerangaben.

Quervernetzte Hyaluronasäureprodukte (Tab. 1)

Erfahrungen aus dem sportmedizinisch­orthopädischen Praxisalltag: Quervernetzte Hylauronsäuren zeigten positive Ergebnisse bei älteren Patienten mit fortgeschrittener Arthrose.

Tab. 1 Quervernetzte Hyaluronsäureprodukte (eigene Abbildung nach Herstellerangaben)

Lineare Hyaluronsäure­produkte (Tab. 2)

Erfahrungen aus dem sportmedizinisch-­orthopädischen Praxisalltag: Die Kombination von linearen Hyaluronsäureprodukten mit Mannitol oder Sorbitol scheint durch die Wirkstoffkombination die Verweildauer der Hyaluronsäre im Gelenk zu erhöhen. Nach IA-Injektion von linerarer-HA mit Sorbitol bei jungen Sportlern zeigten sich langfristig positive Ergebnisse auf PROMs.

Ein HA-Produkt mit Sobitol wird im Folgenden ausführlicher betrachtet. Zu diesem Produkt liegen neue Studienergebnisse bspw. zum Effekt auf das Outcome Schmerz und auf die Biomechanik von KOA Patienten vor.

Produktvarianten: Synolis VA 40 / 80; 80 / 160

  • Viskoelastische, sterile, apyrogene, isotonische, gepufferte 2 %ige Natriumhyluronatlösung
  • Natriumhyluronat: Bakterielle Fermentation
  • Molekulargewicht: 2000 kDa
  • Neutraler pH-Wert (6,8 – 7,4 %) (Ähnlichkeit zur Synovialflüssigkeit)

Hohe 2 % Konzentration & hohes Molekulargewicht des Natriumhyluronats in Kombination mit Polyol (Sorbitol) (Einschränkung der Zersetzung) -> verleiht viskoelastischer Lösung die Fähigkeit, Gelenkschmierungs- und Schockabsorptionseigenschaften wiederherzustellen [17, 18].

In einer Beobachtungsstudie zeigten sich durch die Kombination von HA mit Sorbitol zwei mögliche Eigenschaften: 1. Sorbitol fungiert als „Fänger“ freier Radikale, 2. Sorbitol schützt HA vor freien Radikalen und verlängert dadurch die Wirkstoffverfügbarkeit der HA [19].

In einer einarmigen Interventionsstudie erhielten (n = 33) Probanden mit KOA eine IA-HA und Sorbitol Injektion. Die Evaluation der primären Outcomes Schmerz und Funktion erfolgte nach 1-, 3- und 6 Monaten. Signifikante Ergebnisse bzgl. Schmerzreduktion werden beschrieben [20]. Die positiven Ergebnisse sollten unter Beachtung vorliegender Studienlimitationen (bspw. begrenzte Stichprobe, keine Kontrollgruppe) eingeordnet werden. Eine 2024 publizierte Studie zeigte kurz- und langfristige positive Effekte auf die Biomechanik (kinematische Veränderungen) von Patienten mit fortgeschrittener KOA nach VS [21].

Tab. 2 Lineare Hyaluronsäureprodukte (eigene Abbildung nach Herstellerangaben)

Hybridprodukte (Tab. 3)

Erfahrungen aus dem sportmedizinisch-orthopädischen Praxisalltag: Zu den Hybridprodukten liegen uns aktuell nur vereinzelt Erfahrungen aus dem sportmedizinisch-orthopädischen Praxisalltag vor. Ein ausführlicher Erfahrungsbericht wird im nächsten Update aufgeführt.

Tab. 3 Hyaluronsäure – Hybridprodukte (eigene Abbildung nach Hersteller­angaben). HMW (High-molecular-weight); LMW (Low-molecular-weight)

Fazit

IA-HA kann als ein „wichtiger“ Bestandteil eines multimodalen Arthrosemana­gements angesehen werden [11]. Die Produktauswahl sollte unter Beachtung der Produktunterschiede erfolgen. Es bedarf einer kontinuierlichen Weiterentwicklung und Optimierung von Behandlungsalgorithmen mit orthobiologischen Therapieoptionen (bspw. PRP, Kollagen, ACS). Weitere Ziele:

  • Verbesserung der klinischen Outcomes
  • Verbesserung der klinischen Wirksamkeit durch innovative Wirkstoffkombinationen – Produktentwicklungen
  • Optimierung des indikationsspezifischen Einsatzes von HA-Präparaten (Unterschiede Wirkstoffkombinationen etc.) im Behandlungsalgorithmus weiterer orthobiologischer Therapieverfahren
  • Aufarbeitung des Forschungsbedarfs unter Beachtung aktueller Studien­limitationen (Vermeidung von
    „research waste“)

Literatur

  1. Allied Market Research. Viscosupplementation market research, 2031. Verfügbar unter: https://www.alliedmarketresearch.com/viscosupplementation-market.
  2. Ferkel E, Manjoo A, Martins D, Bhandari M, Sethi P, Nicholls M. Intra-articular Hyaluronic Acid Treatments for Knee Osteoarthritis: A Systematic Review of Product Properties. Cartilage. Dezember 2023;14(4):424–32.
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  4. Robert-Koch-Institut. Arthrose: Prävalenz (ab 18 Jahre) Gesundheitsberichterstattung des Bundes. [Internet]. 2024. Verfügbar unter: https://gbe.rki.de/
  5. Fuchs J, Kuhnert R, Scheidt-Nave C. 12-Monats-Prävalenz von Arthrose in Deutschland. 2. Aufl. 2017; Verfügbar unter: DOI 10.17886/RKI-GBE-2017-054
  6. Migliorini F, Tingart M, Niewiera M, Rath B, Eschweiler J. Unicompartmental versus total knee arthroplasty for knee osteoarthritis. Eur J Orthop Surg Traumatol Orthop Traumatol. Mai 2019;29(4):947–55.
  7. D’Ambrosi R, Mangiavini L, Loucas R, Loucas M, Brivio A, Mariani I, u. a. Similar rate of return to sports activity between posterior-stabilised and cruciate-retaining primary total knee arthroplasty in young and active patient. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc Off J ESSKA. Februar 2023;31(2):551–8.
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  9. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie Und Unfallchirurgie e.V. Gonarthrose Version 4.0 vom 24.01.2024. 2024; Verfügbar unter: https://register.awmf.org/de/leitlinien/detail/033-004
  10. Phillips M, Bhandari M, Grant J, Bedi A, Trojian T, Johnson A, u. a. A Systematic Review of Current Clinical Practice Guidelines on Intra-articular Hyaluronic Acid, Corticosteroid, and Platelet-Rich Plasma Injection for Knee Osteoarthritis: An International Perspective. Orthop J Sports Med. 1. August 2021;9(8):23259671211030272.
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  19. Heisel J, Kipshoven C. Hyaluronic acid with sorbitol – efficacy and tolerability of intra-articular treatment for osteoarthritis of the knee. 2012; Verfügbar unter: DOI: 10.3238/oup.2012.0261-0266
  20. Athokpam A, HD V, Kalaiah K, Reddy P, Kiran S. Efficacy of intra-articular hyaluronic acid with sorbitol injection for pain relief in primary osteoarthritis knee. International Journal of Orthopaedics Sciences. 2024;10(4):170–9.
  21. Metsavaht L, Leporace G, Crespo B, Gonzalez F, Pereira MM, Guadagnin EC, u. a. Gait kinematics of osteoarthritic knees after intra-articular viscosupplementation: A double-blinded randomized controlled trial. The Knee. 1. März 2024;47:102–11.
]]> Orthobiologics in sports medicine Collagen https://sportaerztezeitung.com/rubriken/therapie/17354/collagen-co/ Tue, 08 Oct 2024 08:03:10 +0000 https://sportaerztezeitung.com/?p=17354 Orthobiologics have led to significant advancements in sports medicine over the last few years, offering innovative solutions for regenerative therapy and injury management of diverse orthopaedical pathologies. These minimally invasive approaches made from organic materials (‘natural biological substances’) restore function and accelerate recovery (1–3).

An increasing number of publications within the last few years highlights the growing interest in Orthobiologics and its status in sports medicine, especially for the therapy of overuse-related and regenerative damage (see article by Dr. Dr. Andreas Först „Orthobiologika“ in sportärztezeitung 1/24) (4).

Orthobiologics currently available for typical orthopaedic pathologies include hyaluronic acid (HA), platelet-rich plasma (PRP), autologous conditioned serum (ACS), bone marrow aspirate concentrate (BMAC), bone marrow-derived stem cells (BMSCs), adipose-derived mesenchymal stem cells (AD-MSCs) and synthetic scaffolds, besides others for trauma surgery (5).

With a worldwide prevalence of 22.9% (>40-year-olds) (6) and effects on the quality of life and activities of daily living of those affected, knee osteoarthritis (KOA) leads to considerable social consequences and economic costs (7). Consequently, new preventive and conservative therapy options and treatment approaches, especially in sports medicine, will continue to be of great importance. The advantages of Orthobiologics are their therapeutic potential, minimal invasiveness, and ‚manageable‘ costs compared to surgical therapies (8).

Clinical Guideline Recommendations

The S2k-Gonarthrosis Living Guideline of the German Society for Orthopaedics and Trauma Surgery recommends strength, endurance and mobility training as part of the conservative treatment of KOA. According to the recommendation updated in 2023, intra-articular corticosteroids injections as short-term management can be considered for treating painful KOA if the dose is as low as possible but effective and the application follows clinical guidelines (9).

However, corticosteroid injections should be carefully considered given the current evidence of significant side effects such as inhibition of cartilage metabolism and possible reduction of cartilage mass (see article by Prof. Dr. Götz Welsch „Update Intraartikuläre Injektionen: Eine aktuelle Literatur-Übersicht“ in sportärztezeitung 4/23)  (10–12).

Side effects can be classified either into local or systemic and immediate or delayed effects, which may depend on the target group (e.g., athletes) and should, therefore, be individually considered (13).

Intra-articular HA injections may be considered in patients in whom the use of NSAIDs is contraindicated or not sufficiently effective. No recommendation can currently be made for a specific PRP preparation/development process (9).

The application of collagen in various diseases of the musculoskeletal system is being discussed increasingly. The first positive outcomes have already been reported for example in patients with KOA (14-19).

In a recent RCT, hydrolyzed collagen peptides led to pain relief and improved functional status and quality of life in patients with collateral ligament pain of the knee compared to the control group receiving oral pain medication and corticosteroid injection, without reported intergroup differences. The intervention group reported higher satisfaction compared to the control group, and no adverse events were documented. Thus, collagen may be a promising treatment alternative and/or adjunct, potentially circumventing the side effects of corticosteroid injections (20).

Collagen

Collagen is a fundamental structural element of connective tissue (organic: bones, teeth, cartilage, tendons, ligaments) and makes up >30% of the total protein in humans (21-23). A total of 28 different types of collagens are distinguished, some of whose functions are still unclear (24):

  • Collagen type I – fibre-forming in collagen fibres: skin, tendons, bone, dentin, fibrocartilage, cornea
  • Collagen type II – fibre-forming: hyaline and elastic cartilage, vitreous body
  • Collagen type III – fibre-forming in reticulin fibres: skin, skeletal muscles, blood vessels

Collagen is structurally composed of three long, left-handed amino acid chains (two identical α-1 chains and one α-2 chain) coiled into a compact right-handed triple helix (25). Enzymatic hydrolysis breaks collagen into smaller peptides, affecting bioavailability and absorption in the body. Due to the molecular weight of <3,000 Daltons, collagen peptides have a high biocompatibility (26,27). The mode of action of collagen is based on complex mechanisms that have not yet been understood in detail and require further clinical testing (15).

Cautious positive findings indicate a possible benefit of oral collagen supplementation (type II native or hydrolysate) for osteoarthritis (see article by Prof. Dr. Nadine Berling und Ronny Heldt-Döpel „Kollagene im Sport: Arthroseprävention und -therapie“ in der sportärztezeitung 3/23) (26). Collagen supplementation has provided initial evidence of increased mineral mass and bone density and inhibition of inflammatory cytokines in animal and human studies (28).

In their review, Lin et al. (2023) found a significant reduction in pain in patients with KOA after supplementation with collagen peptides. However, the significance of the results is limited due to possible biases such as small sample sizes and inconsistencies within the included studies. The confidence in the effect estimates for the outcome pain using GRADE is rated as moderate and for ‚adverse effects‘ as very low (29).

Another clinical application of collagen is via local injections, which has already shown positive outcomes in various musculoskeletal conditions, e.g. in patients with KOA (14-19) and tendonitis (30).

Tarantino et al. (2023) categorize intra-articular administration of type I collagen as effective in reducing symptoms and improving function in patients with KOA based on the results of seven studies. In some cases, no side effects occurred, while in other studies, moderate reactions to the injections and pain at the injection sites were reported. Long-term follow-up and further in vitro and in vivo research are advocated to confirm the results so that the effects of type I collagen as an intra-articular treatment for KOA can be understood in detail (31). Due to the risk of bias in the individual studies, the results should be critically scrutinized and consistently placed in the context of the entire literature.

Exemplary Comparison of Collagen Products

Table 1 shows an exemplary comparison of collagen products for the musculoskeletal system using the example of intra-articular injections. Some manufacturers also offer other products in adapted formulations for other indications. This comparison focuses on the products Arthrys®, CHondroGrid® and MD-Knee due to the availability of information. However, a recent review also listed other products such as Cartifill, CartiZol and Fibroquel (23).

The table shows differences between the available products for intra-articular injections, e.g. in terms of origin (bovine/porcine) and molecular weights (<3kDa/300kDa). While Arthrys®5 and MD-Knee are ready-to-use injectables, CHondroGrid® must be mixed with sterile water for injections before administration. Before the respective application, the individual manufacturer’s instructions for the products must be checked and followed strictly.

A comprehensive preparation for the application of Orthobiologics and hygienically correct work under aseptic conditions are mandatory to minimize the risk of complications and infection (see Herstellerangaben, Hygieneleitlinien zu Punktion und Injektion der KRINKO und S-1 Leitlinie Intraartikuläre Punktionen und Injektionen: Hygienemaßnahmen – in Überarbeitung, AWMF) (2,32,33).

Tab. 1 Example comparison of collagen products (17,34–36)

Case Report: Knee – Cartilage Damage

First experiences from the practical application of intra-articular collagen injections in sports medicine have been documented. A 60-year-old male patient (former professional athlete) with symptomatic KOA and cartilage damage (femoropatellar III°-IV°) re-introduced himself in our clinic. The patient initially presented with severe knee pain (VAS 6-7/10) after prolonged walking (>3 km) and was severely restricted in his daily activities. After comprehensive initial diagnostics, the patient began intensive medical training therapy to improve the muscular stabilization of the knee joint (personal training by sports scientists – supervised training recommended AAOS – Guideline 2021). Adjuvant therapy with intra-articular injections to improve mobility and joint function, relieve pain and promote regeneration completed the treatment concept.

  • Day 0: (diagnostics: joint inflammation -> aspiration of synovial fluid); 1 intra-articular HA injection (high molecular weight) under sonographic guidance
  • Day 7: 1 intra-articular HA injection (high molecular weight) under sonographic guidance
  • Day 14: (diagnostics: no joint inflammation or joint effusion); 1 intra-articular PRP injection (low leukocyte) under sonographic guidance

Following the first treatment cycle, the patient’s quality of life improved due to significantly reduced pain when walking longer distances.

The patient reported local pain behind the patella at the next appointment following a hiking vacation. Therefore, alternative treatment options were presented.

  • Day 28: (diagnostics: no joint inflammation or joint effusion); 1 intra-articular injection of collagen sonographic guidance

The patient received an intra-articular injection of Arthrys® 5mg/2ml. Three days later, the patient reported a significant reduction in pain when walking (VAS 2/10) and was able to resume his normal daily activities. This condition was maintained for three months.

Conclusion

The combination therapy of Orthobiologics may improve conservative treatment options and shows promising effects in enhancing patient outcomes. Treatment algorithms are currently developed to identify possible treatment synergisms and enable the most effective synergisms based on the assumed mode of action and the presumed effects of different available products in combination with the first clinical experiences.

The challenge moving forward to advance Orthobiologics in sports medicine will be identifying and evaluating optimal formulations and combinations of available treatments for the most appropriate clinical indications.

High-quality research is urgently needed to support the current presumptions and treatment ideas. Therefore, it remains essential for clinicians to critically evaluate the treatment options individually and to stay informed about the latest research findings and evidence-based recommendations.

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